همه چیز در مورد اواپراتور – انواع، نمودار، قطعات، کار، کاربرد

وظیفه اواپراتور جذب گرما از فضا یا محیط اطراف است که قرار است با استفاده از تبرید خنک شود. فرآیند حذف حرارت از ماده ای که قرار است خنک شود یا در یخچال نگهداری شود در اواپراتور انجام می شود. مبرد مایع در داخل اواپراتور (کویل یا پوسته) تبخیر می‌شود تا گرما را از سیالی مانند هوا، آب و غیره خارج کند. اواپراتورها در اشکال، انواع و طرح‌های متفاوتی تولید می‌شوند تا با ماهیت متنوعی از نیازهای خنک‌کننده مطابقت داشته باشند. بنابراین، انواع مختلفی از اواپراتورها مانند انواع سطح اولیه، نوع لوله پره دار یا سطح گسترده، چیلرهای مایع پوسته و لوله و غیره داریم.

ساخت اواپراتور:
اواپراتور همانطور که در شکل نشان داده شده است بخشی از سیستم تبرید است که در آن مبرد با جذب گرما تبخیر می شود. هوای گرم شده با فشار از پره ها و لوله های اواپراتور عبور می کند. گرمای هوا توسط مبرد در حال جوش برداشته شده و در سیستم به کندانسور منتقل می شود. اواپراتور معمولاً در محفظه زیر پانل داشبورد نصب می شود.

عملکرد اواپراتور:

هنگامی که سیستم تهویه مطبوع روشن می شود، هوای گرم از محفظه سرنشین از  طریق سیم پیچ ها و پره های اواپراتور دمیده می شود. اواپراتور مبرد را از  شیر انبساط ترموستاتیک یا لوله دهانه به صورت مایع سرد اتمیزه شده با فشار  کم دریافت می کند. با عبور مبرد سرد از سیم پیچ اواپراتور، گرما از هوای  گرم به مبرد سردتر منتقل می شود. هنگامی که مبرد مایع گرمای کافی دریافت می  کند، تغییر حالت – از مایع کم فشار به بخار کم فشار – رخ می دهد.
شیر  انبساط ترموستاتیک یا لوله دهانه به طور مداوم مقدار دقیق مبرد لازم برای  حفظ انتقال حرارت بهینه را اندازه گیری می کند، که تضمین می کند که تمام  مبردهای مایع تا زمانی که به خروجی اواپراتور می رسند به بخار تبدیل می  شوند. مبرد تبخیر شده سپس به سمت ورودی (مکش) کمپرسور ادامه می دهد.

انواع اواپراتور:

اواپراتورها عمدتاً به سه گروه تقسیم می شوند.

1. اواپراتور گردش طبیعی
تابه های تبخیر- سکوهای در حال تبخیر – اواپراتور لوله کوتاه.

2) اواپراتور با گردش اجباری.
3) اواپراتور فیلم
انواع:
i) اواپراتور فیلم پاک شده
ii) اواپراتور لوله بلند:
الف) اواپراتور فیلم کوهنوردی
ب) اواپراتور فیلم سقوط انواع اواپراتور.

اواپراتور از نوع سیلابی.

اواپراتور از نوع سیل زده، مازاد مبرد مایع را تغذیه می کند به طوری که خروجی اواپراتور مخلوطی از مبرد مایع و بخار خواهد بود.
نمودار اواپراتور نوع سیل زده

در نوع غرقابی، سیم پیچ اواپراتور همانطور که در شکل نشان داده شده است، کاملاً با مبرد مایع پر می شود. سطح مبرد مایع با استفاده از کنترل شناور در محفظه افزایش ثابت نگه داشته می شود. مبرد مایع از محفظه سرج وارد کویل اواپراتور می شود. در کویل اواپراتور، بخشی از مبرد مایع می جوشد و به بخار تبدیل می شود. بخار تشکیل شده در بالای محفظه افزایش جمع آوری می شود و مایع مبرد باقی مانده به محفظه افزایش بازگردانده می شود. از بالای محفظه سرج، بخارات مبرد در خط مکش کمپرسور کشیده می شود. در اواپراتور نوع غرقابی سرعت انتقال حرارت بسیار زیاد است زیرا کل سیم پیچ اواپراتور در تماس با مبرد مایع باقی می ماند اما این نوع مبرد به مقدار زیادی مبرد نیاز دارد.

کاربردهای اواپراتور نوع سیلابی:

این نوع اواپراتور برای
1) تاسیسات بزرگ، که در آن ظرفیت تبرید بالا است.
2) در سیستم تبرید که نوسان بار بیشتر است.
3) برای سیستم چند اواپراتور.

اواپراتور پره دار

اواپراتورهای پره دار از نوع لوله ای لخت اواپراتورهایی هستند که با  پره ها پوشیده شده اند. هنگامی که سیال (هوا یا آب) که باید سرد شود بر روی  اواپراتور لوله لخت جریان می یابد، اثر خنک کنندگی زیادی از مبرد هدر می  رود زیرا سطح کمتری برای انتقال گرما از سیال به مبرد وجود دارد. سیال  تمایل دارد بین فضاهای باز لوله حرکت کند و با سطح سیم پیچ در تماس نیست،  بنابراین اواپراتورهای لوله برهنه کارایی کمتری دارند. باله های روی سطح  خارجی اواپراتورهای لوله لخت سطح تماس لوله فلزی با سیال را افزایش می دهند  و سرعت انتقال حرارت را افزایش می دهند، بنابراین اواپراتورهای پره دار  موثرتر از اواپراتورهای لوله لخت هستند.

باله ها برآمدگی های خارجی از سطح سیم پیچ هستند و به فضای باز امتداد می یابند. برای موثر بودن پره ها بسیار مهم است که تماس بسیار خوبی بین سیم پیچ و پره ها وجود داشته باشد. در برخی موارد، پره‌ها مستقیماً به سطح سیم‌پیچ لحیم می‌شوند و در موارد دیگر، پره‌ها فقط روی سطح باله‌ها لغزنده می‌شوند و سپس منبسط می‌شوند و بنابراین تماس حرارتی نزدیک بین این دو تضمین می‌شود. باله‌های سخت به افزایش سرعت انتقال حرارت کمک می‌کنند، افزودن آن‌ها فراتر از اعداد خاص هیچ مزیت دیگری ایجاد نمی‌کند، بنابراین تنها تعداد معینی از باله‌ها باید روی سطح خارجی لوله اعمال شود.
اواپراتورهای پره ای تقریباً در همه انواع تهویه مطبوع مانند پنجره، اسپلیت، بسته بندی و سیستم های تهویه مطبوع مرکزی استفاده می شود.

اواپراتور انبساط خشک

در اواپراتور انبساط خشک، مبرد مایع به طور کلی توسط یک شیر انبساط تغذیه می شود. شیر انبساط سرعت جریان مبرد به اواپراتور را به گونه ای کنترل می کند که تمام مایع تبخیر شده و بخار نیز تا زمانی که به انتهای خروجی می رسد به میزان محدودی فوق گرم می شود. در ورودی اواپراتور، مبرد عمدتاً به شکل مایع است که مقدار کمی بخار در نتیجه چشمک زدن در شیر انبساط ایجاد می شود.

با عبور مبرد از اواپراتور، مایع بیشتر و بیشتری توسط بار بخار می شود. مبرد، زمانی که به انتهای اواپراتور می رسد، کاملاً در حالت بخار است و بیش از حد گرم می شود. بنابراین اواپراتور در طول خود با نسبت متفاوتی از مایع و بخار پر می شود. مقدار مایع در اواپراتور با بار روی اواپراتور متفاوت خواهد بود. داخل اواپراتور به دور از “خشک” است اما با مایع خیس شده است. با این حال، این نوع سیستم «انبساط خشک» نامیده می شود تا آن را از سیستم «سیلابی» متمایز کند و همچنین احتمالاً به این دلیل که تا زمانی که مبرد به خروجی اواپراتور برسد، دیگر بخار مرطوب نیست، بلکه بخار خشک است.

تابه تبخیر: (کتری بخارپز)

اصل:

مکانیسم درگیر در این فرآیند تبخیر، هدایت و همرفت است. مواد در کتری ژاکت دار قرار می گیرد. بخار گرما را به یک کتری ژاکتی که عصاره آبی در آن قرار می گیرد، می دهد. دمای بالا تمایل مولکول های حلال را برای فرار به بخارات افزایش می دهد.

ساخت و ساز :
این دستگاه از یک تشت نیمکره یا کم عمق تشکیل شده است که از مس یا فولاد ضد زنگ ساخته شده است. مس به دلیل رسانایی خوب، یک ماده عالی برای کتری است. شکل نیمکره بهترین سطح را برای خوردن و تبخیر فراهم می کند. اطراف آن را یک ژاکت با ورودی بخار احاطه کرده است. ژاکت بخار همچنین به یک خروجی میعانات و دریچه گازهای غیر قابل تراکم متصل می شود. کتری همچنین دارای یک خروجی در پایین برای تخلیه محصول است.

کار کردن :
محلول یا سوسپانسیون داخل کتری قرار می گیرد. بخار اجازه دارد از طریق ورودی که گرما را به محلول یا سوسپانسیون می دهد وارد شود. میعانات از طریق خروجی خارج می شود. در مقیاس کوچک از کتری استفاده می شود و همچنین هم زدن به صورت دستی یا مکانیکی توسط همزن انجام می شود. محصول نهایی از پایین جمع آوری می شود.

کاربردهای دارویی:

برای تغلیظ مایعات آبی مناسب است.
همچنین برای تغلیظ مشروبات الکلی مقاوم در برابر حرارت مناسب است.

مزایای کتری ژاکت دار بخار:

ساده در ساخت
کارکرد آسان
هزینه نگهداری و نصب کم است
محصول را می توان به راحتی حذف کرد.
برای عملیات در مقیاس کوچک و مقیاس بزرگ استفاده می شود.

معایب کتری بخارپز :

برای محصولات حساس به حرارت مناسب نیست.
منطقه گرمایش محدود است و متناسب با افزایش اندازه تابه کاهش می یابد.
فقط برای مایعات آبی استفاده می شود.
بسیاری از محصولات فوم تولید می کنند.
تابه باز منجر به اشباع جو و ناراحتی محصول می شود.